Nanosmegenų prototipas nanorobotams
2008 03 15 14:27Keistokas pavadinimas? Bet iš principo jis yra visiškai teisingas - Anirban Bandyopadhyay ir Somobrata Acharya iš Cukubėje esančio Tarptautinio jaunųjų mokslininkų centro (ICYS) sukūrė sudėtingą molekulinę struktūrą, kuri sugebėjo perdavinėti komandas keliems nanorobotams.
Mokslininkams pavyko eksperimentiškai įrodyti, jog specifinė struktūra, sudaryta iš 17 DRQ molekulių (2,3,5,6-tetramethyl-1–4-benzoquinone), gali dirbti kaip tikrų tikriausias procesorius, per vieną taktą išpildantis 16 instrukcijų.
Viena tokia molekulė pagal formą panaši į žiedą su keturiais virbais, kurie gali sudaryti kelias skirtingas kombinacijas (šias padėtis galima interpretuoti kaip skaitmeninio „0“ ir “1“ lygį). 16 DRQ molekulių taip pat formuoja žiedą, kurio viduje yra 17 – ta molekulė. Tokia molekulinė kombinacija sudaro savotišką „nanosmegenų“ struktūrą, kurios skirtingos padėtys gali koduoti daugiau kaip 4 milijardus įvairių kombinacijų.
Svarbu tai, jog visų 16 molekulių kombinacijų perjungimą valdo viena centrinė (17-ta) molekulė. Tarpusavyje visos 17 DRQ molekulių sujungtos vandenilinėmis jungtimis. Centrinės molekulės padėtį, o tuo pačių ir viso junginio kombinaciją, mokslininkai gali keisti panaudodami skenuojantį tunelinį mikroskopą.
Išradimo autoriai molekulinės sistemos veikimą sulygino su žmogaus ląstelių komunikacine sistema arba tiesiog procesoriumi. „Mes instruktuojame tik vieną molekulę, o tuo pačiu įvyksta 16-kos molekulių loginiai persijungimai“, - pasakoja Bandyopadhyay.
Na ir kokia iš viso šito nauda? Mokslininkai ir medikai sieja dideles viltis dėl ligonių gydimo su hipotetinių (bent jau kol kas) nanorobotų galimybėmis. Šie dirbtiniai molekuliniai mechanizmai galėtų pristatyti vaistus į labai griežtai apibrėžtas ląstelių grupes arba atlikti kitas funkcijas mūsų organizmo viduje. Tačiau nanorobotų kūrėjai susiduria su labai konkrečia problema – kas valdys tokias miniatiūrines sistemas. Kitaip tariant, nanorobotams reikia „nanosmegenų“.
2 nanometrų diametro molekulinė struktūra, kurią dabar pristatė mokslininkai ir yra pirmasis tokių „nanosmegenų“ pavyzdys. Nors tai ir nėra labai sudėtinga sistema, tačiau svarbiausia, jog ji veikia.
Mokslininkai atliko tokį eksperimentą: molekulinių „smegenų“ išorėje jie prijungė 8 nanorobotus. Tai keli skirtingi molekuliniai dariniai, tame tarpe ir pats mažiausias pasaulio liftas – molekulinė platforma, kuri pagal komandą gali pakilti ir nusileisti per 1 nanometrą (platformos diametras yra 2.5 nanometrų skersmens).
Pro tunelinio mikroskopo „akį“ mokslininkai stebėjo, kaip visi 8 nanorobotai vykdo komandas, perduodamas per vieną centrinę DRQ molekulę. Taigi, tokia sistema atlikinėjo iš anksto suplanuotas operacijas.
Visą šią keistą molekulinę sistemą Bandyopadhyay ir Acharya pavadino „cheminiu šveicarišku kariniu peiliu“.
Tiesa, kol kas molekulinės sistemos valdymui yra būtinas tunelinis mikroskopas, tad iš principo tai nėra tikra nanosistema, tačiau svarbiausia tai, jog mokslininkai bent jau sužinojo kryptį, kuria einant toliau galima sukurti nanorobotus, galinčius veikti savarankiškai. Tokiu atveju šios sistemos galėtų savarankiškai veikti mūsų organizmuose, o galbūt ir atskirose ląstelėse.
Be to, kaip mano išradėjai, jų „molekulinės smegenys“ gali tapti ateities supergreitų kompiuterių pagrindu. Mokslininkams jau pavyko patobulinti „molekulines smegenis“ taip, kad jos per vieną taktą atiliktų 256 operacijas ir pristatė dar vieną prototipą, galėsiantį vienu metu išpildyti 1024 operacijas.
Eksperimentų rezultatus mokslininkai pristatė Nacionalinės mokslų akademijos susirinkime.
